(57)【要約】【課題】  自転車用電装部品及びそれを用いたディレーラの小型軽量化を図れるようにする。【解決手段】リアディレーラ５２は、自転車に装着可能な電装部品であって、ドライブハウジング１７４と、変速駆動部２１２と、変速制御回路２１６とを備えている。ドライブハウジング１７４は、自転車のフレーム体８の後部８ａに取付可能なフレーム装着部１７０を有する部材である。変速駆動部は、ドライブハウジング１７４に収納される。変速制御回路２１６は、変速駆動部２１２の一部を囲むように配置される回路基板２４０を有している。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に装着可能な自転車用電装部品であって、
前記自転車に取付可能な取付部を有するハウジング部材と、
前記ハウジング部材に収納される内部部品と、
前記内部部品の少なくとも一部を囲むように配置される回路基板を有する電子回路部と、
を備えた自転車用電装部品。
【請求項２】
前記回路基板は、可撓性を有するフレキシブル基板である、請求項１に記載の自転車用電装部品。
【請求項３】
前記フレキシブル基板の少なくとも一部は、前記ハウジング部材の内壁に沿うように配置される、請求項２に記載の自転車用電装部品。
【請求項４】
前記内部部品は、
モータと、
前記モータの回転を減速する減速機構と、を有する、請求項１から３のいずれかに記載の自転車用電装部品。
【請求項５】
前記内部部品は、前記モータの回転を前記ハウジング部材の外部に伝達するための出力軸を有し、
前記回路基板は、前記出力軸を通すための通過孔を有する、請求項４に記載の自転車用電装部品。
【請求項６】
前記回路基板は、前記通過孔周りに前記出力軸の回転位置を検出するための回転位置検出回路を有する、請求項５に記載の自転車用電装部品。
【請求項７】
前記内部部品は、複数の変速段のいずれかに変速可能な自転車用変速装置を電動駆動する変速駆動部であり、
前記電子回路部は、前記変速駆動部を変速信号に応じて変速制御する、請求項１から６のいずれかに記載の自転車用電装部品。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用電装部品と、
自転車に固定される固定部材と、
前記固定部材に対して前記自転車と接離する方向に移動可能であり、前記内部部品により駆動される移動機構と、
前記移動機構に連結される可動部材と、
前記可動部材に連結されるチェーンガイドと、
を備え、
前記ハウジング部材は、前記固定部材及び前記可動部材のいずれかに設けられる、自転車用ディレーラ。
【請求項９】
前記移動機構は、前記固定部材と前記可動部材とに両端がそれぞれ揺動自在に連結され互いに略平行に配置された第１及び第２リンク部材を有し、
前記出力軸は、前記第１リンク部材を前記固定部材又は前記可動部材に連結するための連結部材である、請求項８に記載の自転車用ディレーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電装部品、特に、自転車に装着可能な自転車用電装部品及びそれを用いた自転車用ディレーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自転車の分野においても種々の電装部品が使用されている。たとえば、自転車の変速を電動で行う電動変速装置や自転車の駆動力を補助する補助駆動装置などの電動部品が広く採用されている（たとえば、特許文献１参照）。前記従来の電装部品は、変速ケーブルを介して自転車のフロントディレーラを駆動するものであり、自転車に装着可能なハウジング部材と、ハウジング部材内に収納され変速ケーブルを位置決めする位置決めユニット（内部部品の一例）と、位置決めユニットと並べてハウジング部材に収納され変速信号に応じて位置決めユニットを制御する変速制御部とを備えている。変速制御部は、制御プログラムにより動作するマイクロコンピュータが平板状の回路基板上に搭載された制御ユニットを有している。変速制御部には、ハンドルに装着されたシフトスイッチに接続され、シフトスイッチからの変速信号により変速ケーブルを移動させ、フロントディレーラを変速動作させる。
【特許文献１】特開２００４−９０９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の構成では、平板状の回路基板を有する制御ユニットがハウジング部材の内部で位置決めユニットと並べて配置されている。このため、ハウジング部材内の空間に無駄なスペースが必要になり、電装部品が大型化し重量増を招くおそれがある。特に、自転車の場合は人力でペダルを駆動するため、全体重量が増えると無駄に労力を費やさなければならない。
【０００４】
本発明の課題は、自転車用電装部品及びそれを用いたディレーラの小型軽量化を図れるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明１に係る自転車用電装部品は、自転車に装着可能な電装部品であって、ハウジング部材と、内部部品と、電子回路部とを備えている。ハウジング部材は、自転車に取付可能な取付部を有する部材である。内部部品は、ハウジング部材に収納される。電子回路部は、内部部品の少なくとも一部を囲むように配置される回路基板を有している。
【０００６】
この電装部品では、ハウジング部材に収納された内部部品の少なくとも一部を囲むように電子回路部の回路基板が配置されている。ここでは、回路基板が平板状の二次元的なものではなく、内部部品を囲むように三次元的に配置されているので、回路基板を有する電子回路部をハウジング部材内部の空間を効率的に利用できる。このため、制御用のマイクロコンピュータなどの比較的大きな素子を回路基板に配置しても、回路基板を有する電子回路部をコンパクトにハウジング部材の内部に配置でき、電装部品の小型軽量化を図ることができる。
【０００７】
発明２に係る自転車用電装部品は、発明１に記載の部品において、回路基板は、可撓性を有するフレキシブル基板である。この場合には、フレキシブル基板を用いることにより、曲線的に回路基板を配置することができ、さらに効率的に空間を利用できる。このため、電装部品の小型軽量化をさらに図ることができる。
【０００８】
発明３に係る自転車用電装部品は、発明２に記載の部品において、フレキシブル基板の少なくとも一部は、ハウジング部材の内壁に沿うように配置される。この場合には、可撓性を利用してハウジング部材の内壁にフレキシブル基板を容易に配置できるので、さらに効率的にハウジング部材内の空間を利用できる。また、ハウジング部材の意匠の自由度も増加する。
【０００９】
発明４に係る自転車用電装部品は、発明１から３のいずれかに記載の部品において、内部部品は、モータと、モータの回転を減速する減速機構とを有する。この場合には、モータを利用してディレーラやサスペンションや走行駆動装置等の電動部品を制御することができる。
【００１０】
発明５に係る自転車用電装部品は、発明４に記載の部品において、内部部品は、モータの回転をハウジング部材の外部に伝達するための出力軸を有し、回路基板は、出力軸を通すための通過孔を有する。この場合には、出力軸の周りに回路基板を配置しているので、出力軸に関連する検出回路を回路基板に効率よく配置できる。
【００１１】
発明６に係る自転車用電装部品は、発明５に係る部品において、回路基板は、通過孔周りに出力軸の回転位置を検出するための回転位置検出回路を有する。この場合には、出力軸の回転位置を簡単な構成でコンパクトに検出できる。
【００１２】
発明７に係る自転車用電装部品は、発明１から６のいずれかに記載の装置において、内部部品は、自転車を複数の変速段のいずれかに変速可能な変速装置を電動駆動する変速駆動部であり、電子回路部は、変速駆動部を変速信号に応じて変速制御する。この場合には、変速装置の変速駆動部及び電子回路部を有する電装部品の小型軽量化を図ることができる。
【００１３】
発明８に係る自転車用ディレーラは、請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用電装部品と、固定部材と、移動機構、可動部材と、チェーンガイドとを備えている。固定部材は、自転車に固定される部材である。移動機構は、固定部材に対して自転車と接離する方向に移動可能であり、内部部品により駆動される機構である。可動部材は、移動機構に連結される部材である。チェーンガイドは、可動部材に連結される部材である。この固定部材及び可動部材のいずれかにハウジング部材が設けられ、固定部材又は可動部材を介してハウジング部材が自転車に装着される。
【００１４】
この自転車用ディレーラでは、固定部材又は可動部材に設けられたハウジング部材の内部に移動機構を駆動する内部部品が設けられ、内部部品により移動機構が駆動されて可動部品が自転車と接離する方向に移動し、チェーンガイドによりチェーンが移動する。ここでは、内部部品を有する電装部品の小型軽量化を図れるので、ディレーラの小型軽量化を図ることができる。このため、自転車のフレームに外部に露出して配置されるディレーラが障害物に接触しにくくなるとともに、自転車が転倒したときにダメージを受けにくくなる。
【００１５】
発明９に係る自転車用ディレーラは、発明８に係るディレーラにおいて、移動機構は、固定部材と前記可動部材とに両端がそれぞれ揺動自在に連結され互いに略平行に配置された第１及び第２リンク部材を有し、出力軸は、第１リンク部材を固定部材又は可動部材に連結するための連結部材である。この場合には、変速ケーブルで動作する通常のディレーラと同様な構造にできるので、設計及び製造が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路基板が平板状の二次元的なものではなく、内部部品を囲むように三次元的に配置されているので、回路基板を有する電子回路部をハウジング部材内部の空間に空間を効率的に利用できる。このため、制御用のマイクロコンピュータなどの比較的大きな素子を回路基板に配置しても、回路基板を有する電子回路部をコンパクトにハウジング部材の内部に配置でき、電装部品の小型軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態が採用された自転車４の側面図である。自転車４は、パイプを溶接したダイヤモンド構造のフレーム体８と、フレーム体８の前部に装着されたフロントフォーク１２とを有する従来のフレーム６を備えている。フロントフォーク１２は、傾斜した軸回りに回動自在にフレーム体８の前部へ取り付けられている。また、フロントフォーク１２の上部には、ハンドル組立体１６が取り付けられている。フレーム体８の中央上部には、サドル１８が取り付けられている。フレーム体８の下部には、駆動機構２０が取り付けられている。フロントフォーク１２の下部には、前輪２４が回転自在に取り付けられている。また、後輪２８は、フレーム体８の後部に回転自在に取り付けられている。フロントブレーキ機構３２は前輪２４を制動するために使用される。また、リアブレーキ機構３６は後輪２８を制動するために使用される。
【００１８】
駆動機構２０は、フレーム体８のボトムブラケットに回転可能に取り付けられたペダルクランク組立体４０と、フレーム体８に取り付けられたフロントディレーラ４６およびペダルクランク組立体４０の右側に取り付けられた複数の（例えば２枚の）スプロケット４８を有するフロント変速機４４と、フレーム体８のリア部へ取り付けられたリアディレーラ５２および後輪２８に取り付けた複数の（例えば８〜１０枚の）リアスプロケット５４を有するリア変速機５０とを備えている。フロントディレーラ４６は、複数のフロントスプロケット４８のいずれか１つにチェーン６０を択一的に噛み合わせる。また、リアディレーラ５２は、複数のリアスプロケット５４のいずれか１つにチェーン６０を択一的に噛み合わせる。
【００１９】
ハンドル組立体１６は、フロントフォーク１２のトップ部に取り付けたハンドルステム６４と、ハンドルステム６４の上部へ取り付けたドロップ型ハンドル６６とを備えている。ハンドル６６の湾曲部分の上部の対向する両側には、ブレーキレバー７０（右側のブレーキレバーのみを図示）が、取り付けられる。左側のブレーキレバー７０はボーデン型のブレーキケーブル７４を通じてリアブレーキ機構３６を操作するために使用される。また、右側のブレーキレバー７０はボーデン型のブレーキケーブル７２を通じてフロントブレーキ機構３２を操作するために使用される。右側（又は左側）のブレーキレバー７０には、リア変速スイッチ（又はフロント変速スイッチ）２７０が設けられており、リア変速スイッチ２７０（又はフロント変速スイッチ）は、ハンドル６６の中央部に取り付けられる表示ユニット７８を介してフロント変速機４４およびリア変速機５０（又はフロント変速機４４）を手動変速するように構成される。両変速スイッチ２７０は、たとえばレバー型のスイッチであり、シフトアップ操作及びシフトダウン操作を異なる方向への揺動操作により行える。表示ユニット７８は、既知の方法で、フロントフォーク１２に取り付けたリードスイッチ８６および前輪２４に取り付けた磁石８８を備える前輪回転センサから電気配線９０を通って入力される信号に応じて、速度や走行距離などの情報を表示する。表示ユニット７８は、電気配線８４を介してフロントディレーラ４６及びリアディレーラ５２と接続されている。
【００２０】
図２に示すように、リアディレーラ５２は、フレーム体８の後部８ａに固定されたベース部材（固定部材の一例）１００と、ベース部材１００に対して自転車４と接離する方向に移動可能な移動機構１３０と、移動機構１３０に連結される可動部材１０４と、可動部材１０４に連結されるチェーンガイド１０８とを備えている。
【００２１】
ベース部材１００は、略円筒状のフレーム装着部１７０と、ドライブハウジング（ハウジング部材の一例）１７４とを備えている。ドライブハウジング１７４の内部には、後述する変速駆動部（内部部品の一例）２１２と変速制御回路（電子回路部の一例）２１６とが収納されている。フレーム装着部１７０は、ボルト装着開口部１７８を備えている。ベース部材１００は、ボルト装着開口部１７８を貫通するフレーム装着ボルト１８２によりフレーム体８に回動位置を調整可能に固定されている。
【００２２】
移動機構１３０は、ベース部材１００に一端が揺動自在に連結された第１リンク部材１２０と、第１リンク部材１２０の外側でベース部材１００に一端が揺動自在に連結された第２リンク部材１２４とを有している。両リンク部材１２０，１２４は略平行に配置されている。
【００２３】
可動部材１０４は、両リンク部材１２０，１２４の他端に揺動自在に連結されている。可動部材１０４は、チェーンガイド１０８を揺動自在に連結している。また、可動部材１０４とチェーンガイド１０８との間には、チェーンガイド１０８を図２時計回りに付勢する、たとえば捩じりコイルばねからなる図示しない付勢部材が装着されている。
【００２４】
チェーンガイド１０８は、複数のリアスプロケット５４の選択された一つと係合するよう、回動中心の近傍でチェーン６０をガイドするガイドプーリ１１８とチェーン６０に張力を付与するテンションプーリ１１６とを回転自在に支持している。
【００２５】
ドライブハウジング１７４は、図２から図４に示すように、内部に駆動機構収納空間２０２（図３）を有するハウジング本体１９０と、ねじ１９８によりハウジング本体１９０に取り付けられるカバー１９４とを備えている。好ましくは、カバー１９４は、水あるいは他の汚染物質がハウジング本体１９０の内部に入らないよう、ハウジング本体１９０の底面に取り付けられている。ハウジング本体１９０は、フレーム装着部１７０と一体形成され、駆動機構収納空間２０２に、変速駆動部２１２と、変速駆動部２１２を変速制御する変速制御回路２１６が収納されている。
【００２６】
変速駆動部２１２は、複数の変速段のいずれかに変速可能なリアディレーラを電動駆動するものであり、電動モータ２０６および減速機構２１０（図４）を有している。
モータ２０６は、ハウジング本体１９０の一側に寄せて配置されている。減速機構２１０は、モータ２０６の回転軸の先端に装着された、図示しないウォームギアを有している。ウォームギアは、図示しないウォームホイールに噛み合っている。ウォームホイールは、第１ギア２１４と一体形成されている。第１ギア２１４及びウォームギアは、ギア支持部材２２０に回転自在に装着されている。ギア支持部材２２０には、第１ギア２１４に噛み合う第２ギア（図示せず）と第２ギアと一体形成された第３ギア２３０も回転自在に支持されている。このため、ギア支持部材２２０をハウジング本体１９０から着脱することにより減速機構２１０を一体的に着脱することができる。第３ギア２３０は、モータ２０６の回転をハウジング本体１９０の外部に伝達するための出力軸２３４に連結されている。出力軸２３４は、第１リンク部材１２０に連結されて第１リンク部材１２０を揺動駆動する。
【００２７】
出力軸２３４は、第３ギア２３０に噛み合うギア部２３４ａと、ギア部２３４ａの両端に配置された軸部２３４ｂ，２３４ｃと、軸部２３４ｃからハウジング本体１９０の外側に延びる連結軸部２３４ｄとを有している。この連結軸部２３４ｄの先端に第１リンク部材１２０が回転不能に連結される。これにより、リアディレーラ５２が電動駆動される。連結軸部２３４ｄの外周面には、平面的に切り欠かれた面取り部２３４ｅが形成されており、第１リンク部材１２０の一端には、面取り部２３４ｅに係合する係合孔１２０ａ（図２）が形成されている。
【００２８】
変速制御回路２１６は、回路基板２４０と、回路基板２４０に装着されたマイクロコンピュータやメモリ等の各種のＬＳＩや抵抗やコンデンサ等の電気素子とを有している。回路基板２４０は、ギア支持部材２２０の三方を覆いかつ駆動機構収納空間２０２の内壁２０２ａに沿うように折り曲げて形成された合成樹脂製の可撓性を有するフレキシブル基板であり、狭い駆動機構収納空間２０２内に減速機構２１０とともにコンパクトに収納されている。変速制御回路２１６は、たとえば電気配線８４の途中に設けられた電源ユニット９４（図１）から供給される電力により動作する。電源ユニット９４の内部には、交換可能な一次電池又は二次電池が装着されている。この電力を一時的に蓄える大容量コンデンサ等の蓄電素子２４４が回路基板２４０に装着されている。回路基板２４０には、出力軸２３４を通すための通過孔２４０ａが形成されており、通過孔２４０ａの周囲には、出力軸２３４の回転位置、つまり変速位置を検出するための回転位置検出回路２４８が形成されている。回転位置検出回路２４８は、同芯で半径及び長さが異なる４種の円弧状回路２４８ａ〜２４８ｄで構成されている。また、出力軸２３４の連結軸部２３４ｄには、絶縁ワッシャ２５２を介して金属製の検出片２５６が回転不能に装着されている。検出片２５６は、円弧状回路２４８ａ〜２４８ｄに異なる半径位置で接触可能な４つの接触片２５６ａ〜２５６ｄを有しており、この接触片２５６ａ〜２５６ｄにより４つの円弧状回路２４８ａ〜２４８ｄを選択的に導通させることにより、たとえば１０段階の変速位置を検出できる。この回転位置検出回路２４８と検出片２５６とで変速位置センサ２６０が構成されている。
【００２９】
変速制御回路２１６の機能構成ブロック図を図５に示す。
変速制御回路２１６は、マイクロコンピュータを用いた変速制御部２６４を有している。変速制御部２６４には、変速スイッチ２７０から出力されるシフトアップ及びシフトダウンの変速信号に応じて、変速駆動部２１２を制御する。変速制御部２６４には、変速位置センサ２７０と、変速制御部２６４に接続されたモータ駆動回路２６８とが接続されている。また、表示ユニット７８を介してリア変速スイッチ２７０が接続されている。モータ駆動回路２６８は、たとえば、ＦＥＴ等のスイッチングトランジスタを有するＰＷＭ（パルス幅変調回路）を有しており、モータをリア変速スイッチ２７０の操作に応じて出力される制御信号に応じて駆動する。
【００３０】
このような構成のリアディレーラ５２では、回路基板２４０が平板状の二次元的なものではなく、変速駆動部２１２を囲むように三次元的に配置されているので、回路基板２４０を有する変速制御回路２１６をドライブハウジング１７４内部の駆動機構収納空間２０２に空間を効率的に利用できる。このため、制御用のマイクロコンピュータなどの比較的大きな素子を有する変速制御部２６４を回路基板２４０に配置しても、回路基板２４０を有する変速制御回路２１６をコンパクトにドライブハウジング１７４の内部に配置でき、リアディレーラ５２の小型軽量化を図ることができる。
【００３１】
変速制御部２６４の変速動作を示す制御フローチャートを図６に示す。
変速制御部２６４に電源が投入されると、図６のステップＳ１で初期設定がなされる。ステップＳ２では、リア変速スイッチ２７０によりシフトアップ操作がなされたか否かを判断する。ステップＳ３では、リア変速スイッチ２７０によりシフトダウン操作がなされたか否かを判断する。シフトアップ操作がなされたと判断すると、ステップＳ２からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、変速位置センサ２６０からの出力により変速位置ＳＨが１０速、つまり最も小径（外側）のスプロケット５４の位置にリアディレーラ５２が位置しているか否かを判断する。変速位置ＳＨが１０の時には、それ以上シフトアップできないので変速操作を無視してステップＳ３に移行する。シフトダウン操作がなされたと判断すると、ステップＳ３からステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、変速位置センサ２６０からの出力により変速位置ＳＨが８速、つまり最も大径（内側）のスプロケット５４の位置にリアディレーラ５２が位置しているか否かを判断する。変速位置ＳＨが１の時には、それ以上シフトダウンできないので変速操作を無視してステップＳ２に戻る。
【００３２】
（他の実施形態）
（ａ）前記実施形態では、ディレーラ内に設けられた変速制御回路（電子回路部）でディレーラの制御を行っているが、電子回路部は、変速制御回路に限定されない。たとえば、ディレーラ外部に制御ユニットを配置し、電子回路部でモータ駆動回路を構成してもよい。この場合、外部からの制御信号により電子回路部が制御される。
【００３３】
（ｂ）前記実施形態のリアディレーラ５２では、ベース部材（固定部材）１００にドライブハウジング１９４を設けたが、図７に示すように、リアディレーラ３５２のドライブハウジング３７４を可動部材３０４に設けてもよい。図７では、可動部材３０４にドライブハウジング３７４が設けられ、その内部に前述した駆動ギア機構や変速制御回路が収納されている。また第１リンク部材１２０の他端が減速機構に連結されている。
【００３４】
（ｃ）前記実施形態では、電動リアディレーラを例に本発明に係る電装部品を説明したが、電装部品としてはリアディレーラに限定されず、電動フロントディレーラやサスペンションユニットや走行駆動装置（走行用補助動力装置）等の電気部品が搭載される電装部品にも適用できる。
【００３５】
（ｄ）前記実施形態では、移動機構として１対のリンク部材を有する機構を開示したが、移動機構は前記実施形態に限定されない。たとえば、モータにより回転するねじ軸とねじ軸に装着されたナット部材により移動機構を構成し、ナット部材を可動部材に連結してもよい。また、シザース形状の移動機構であってもよい。この場合、アクチュエータとしてエアシリンダや電動シリンダを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。
【図２】本発明の一実施形態による電装部品である電動リアディレーラの側面図。
【図３】カバーを取った状態のベース部材の側面図。
【図４】ドライブハウジングに収納されたモータ、駆動ギア部及び変速制御回路の分解斜視図。
【図５】変速制御回路の機能構成を示すブロック図。
【図６】変速制御回路の制御フローチャート。
【図７】他の実施形態の図２に相当する図。
【符号の説明】
【００３７】
５２、３５２  リアディレーラ（電装部品の一例）
１００  ベース部材（固定部材の一例）
１０４，３０４  可動部材
１０８  チェーンガイド
１２０，１２４  第１及び第２リンク部材
１３０  移動機構
１７０  フレーム装着部
１７４，３７４  ドライブハウジング（ハウジング部材の一例）
２０２  駆動機構収納空間
２０２ａ  内壁
２０６  モータ
２１０  減速機構
２１２  変速駆動部（内部部品の一例）
２１６  変速制御回路
２３４  出力軸
２４０  回路基板
２４０ａ  通過孔
２４８  回転検出回路
２６４  変速制御部
【図１】
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【図２】
2006137206.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006137206.tif 000006
【図５】
2006137206.tif 000007
【図６】
2006137206.tif 000008
【図７】
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